A-D转换器参考电压源：单片微机原理与接口技术

1.A-D转换器的基准电压

A-D转换器通常需要高精度电源来保证转换精度。而STC15系列单片机的A-D转换器的参考电压源直接用工作电压V_CC，可以不用外接参考电源。如果需要精度比较高的A-D转换值，可先对V_CC电压进行精确实际测量后，将测量值保存在单片机内部的E²PROM中，然后在A-D转换结束后，对转换结果通过计算公式得到较高精度的A-D转换值。

对于使用电池作为产品的供电电源的，由于电池电压不稳定，一般会在4.2～5.3V之间漂移，导致A-D转换器的工作电压V_CC不固定。这就需要在8路A-D转换中的一个通道外接一个稳定的参考电压源V_ref，以便计算出其他几路A-D转换通道的电压，如图11-3所示。

图11-3中，在A-D转换通道2外接了一个2.5V的基准参考电压源V_ref，由此求出此时的工作电压V_CC，再计算出其他几路A-D转换通道的电压。计算公式如下：

图11-3 A-D转换器外接基准电源电路

，推导出

式中，V_ref为基准电压值（这里取2.5V）；D_vcc是实际电压的转换值；D_ref是通道2对输入基准电压进行的A-D转换值。通过实际测量和计算，可得到精确的V_CC。

因为在短时间内，V_CC不变，所以，此时对ADC2测量和计算出的V_CC必定与其他通道的工作电压相同。

【例11-3】 在图11-3中，用STC15W4K32S4单片机P1.2口作模拟输入端，输入准确电压V_ref=2.5V进行A-D转换，计算单片机的实际工作电压V_CC。假设f_sys=22.118 MHz，定时器/计数器0作时钟，产生1ms的溢出率，DAC2输入外部基准，DAC3输入外部电压。(www.xing528.com)

依据题意，设定时器T0工作在方式0的16位自动重装载、1T计数模式，则1ms定时初值为：定时器T0的初值=65536-22118=43418D=0A99AH。使用R6、R7作为初始A-D转换值暂存器，30H、31H存放DAC2的转换结果。程序段如下：

2.利用新增ADC第9通道测量内部参考电压

STC15系列单片机A-D转换器还隐含了一个第9通道，可用它测试内部BandGap参考电压。由于内部BandGap参考电压很稳定，不会随芯片工作电压的改变而改变。如果能测量出BandGap参考电压，就能够通过理论计算出当前的V_CC工作电压，从而实现应用系统的低压检测功能。

BandGap参考电压：利用ADC的第9通道测量BandGap电压时，首先给单片机提供一个精确的工作电压V_ref，将P1ASF初始化为0，关闭所有P1口的模拟功能，然后通过正常的A-D转换方法，读取第0通道的ADC值，这个值实际上就是以当前的内部BandGap参考电压值作为模拟量、输入到第9通道进行A-D转换出来的数字量。

因此，要实现低压检测功能，只要先给单片机提供一个精确的工作电压，比如V_ref=5.0V，测量出此时内部BandGap参考电压的A-D转换值（假设是BGV5），并把这个数字量值保存到E²PROM中。然后在实际的应用系统中用V_CC供电，可实时测量出此时的内部BandGap参考电压的A-D转换值（假设是BVGx），最后通过计算公式计算出实际V_CC电压值。V_CC的计算公式为

要得到准确的V_CC，必须保证V_ref基准电压的准确度。